package com.tys.algorithm.advanced.code.class09;

/**
 * 将单向链表按某值划分成左边小、中间相等、右边大的形式
 * <p>
 * 1）把链表放入数组里，在数组上做partition（笔试用）
 * <p>
 * 2）分成小、中、大三部分，再把各个部分之间串起来（面试用）
 */
public class Code03_SmallerEqualBigger {

    public static class Node {
        public int value;
        public Node next;

        public Node(int data) {
            this.value = data;
        }
    }

    //方法1：使用数组
    public static Node listPartition1(Node head, int pivot) {
        if (head == null) {
            return head;
        }
        //保留头节点
        Node cur = head;
        //找到尾节点：和链表节点总数
        int i = 0;
        while (cur != null) {
            i++;
            cur = cur.next;
        }
        //根据节点数新建节点数组
        Node[] nodeArr = new Node[i];
        i = 0;
        //遍历链表，将节点加到数组中
        cur = head;
        for (i = 0; i != nodeArr.length; i++) {
            nodeArr[i] = cur;
            cur = cur.next;
        }
        //以pivot为划分值：小于pivot放左边，大于pivot放右边，等于pivot放中间
        arrPartition(nodeArr, pivot);
        //将数组中的节点重新建立单链表
        for (i = 1; i != nodeArr.length; i++) {
            nodeArr[i - 1].next = nodeArr[i];
        }
        //链表尾部置空
        nodeArr[i - 1].next = null;
        //返回头节点
        return nodeArr[0];
    }

    //将节点数组中的数根据pivot分三段：<pivot 放左边，=pivot放中间，>pivot放右边
    public static void arrPartition(Node[] nodeArr, int pivot) {
        int small = -1;
        int big = nodeArr.length;
        //从左向右遍历
        int index = 0;
        //遍历节点数组
        while (index != big) {
            if (nodeArr[index].value < pivot) {
                // < pivot 的放左边：从最左边开始放
                swap(nodeArr, ++small, index++);
            } else if (nodeArr[index].value == pivot) {
                // ==pivot 的不变
                index++;
            } else {
                // >pivot 的放右边：从最右边开始放
                swap(nodeArr, --big, index);
            }
        }
    }

    //交换
    public static void swap(Node[] nodeArr, int a, int b) {
        Node tmp = nodeArr[a];
        nodeArr[a] = nodeArr[b];
        nodeArr[b] = tmp;
    }

    //方法2：划分为3个区，小于区，等于区，大于区
    public static Node listPartition2(Node head, int pivot) {
        //小于区
        Node sH = null; // small head
        Node sT = null; // small tail
        //等于区
        Node eH = null; // equal head
        Node eT = null; // equal tail
        //大于区
        Node mH = null; // big head
        Node mT = null; // big tail

        Node next = null; // save next node
        // every node distributed to three lists
        while (head != null) {
            next = head.next;
            head.next = null;
            //将节点分成3个链表
            if (head.value < pivot) {
                //小于区
                if (sH == null) { //第一个
                    sH = head;
                    sT = head;
                } else {  //连到尾
                    sT.next = head;
                    sT = head;
                }
            } else if (head.value == pivot) {
                //等于区
                if (eH == null) {
                    eH = head;
                    eT = head;
                } else {
                    eT.next = head;
                    eT = head;
                }
            } else {
                //大于区
                if (mH == null) {
                    mH = head;
                    mT = head;
                } else {
                    mT.next = head;
                    mT = head;
                }
            }
            head = next;
        }

        // 小于区，等于区，大于区重连
        // 小于区域的尾巴，连等于区域的头，等于区域的尾巴连大于区域的头
        //小于区可能为空，等于区可能为空
        //小于区不为空时
        if (sT != null) { // 如果有小于区域
            sT.next = eH;
            // 下一步，一定是需要用eT 去接 大于区域的头
            // 有等于区域，eT -> 等于区域的尾结点
            // 无等于区域，eT -> 小于区域的尾结点
            eT = eT == null ? sT : eT; // 下一步，谁去连大于区域的头，谁就变成eT
        }

        //等于区不为空时：已经处理过的，小于区不为空，等于区为空时
        // eT 尽量不为空的尾巴节点
        if (eT != null) { // 如果小于区域和等于区域，不是都没有
            eT.next = mH;
        }
        //小于区不为空返回小头，等于区不为空返回等头，大于区不为空返回大头
        return sH != null ? sH : (eH != null ? eH : mH);
    }

    public static void printLinkedList(Node node) {
        System.out.print("Linked List: ");
        while (node != null) {
            System.out.print(node.value + " ");
            node = node.next;
        }
        System.out.println();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Node head1 = new Node(7);
        head1.next = new Node(9);
        head1.next.next = new Node(1);
        head1.next.next.next = new Node(8);
        head1.next.next.next.next = new Node(5);
        head1.next.next.next.next.next = new Node(2);
        head1.next.next.next.next.next.next = new Node(5);
        printLinkedList(head1);
        // head1 = listPartition1(head1, 4);
        head1 = listPartition2(head1, 5);
        printLinkedList(head1);

    }

}
